[發明專利]一種高壓下合成多晶翡翠玉石的方法

在審

• 申請號: 201610125254.5
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105753466A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 賀端威;杜雁春
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C04B35/19
• 分類號: C04B35/19;C04B35/645;C04B35/653
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于玉石合成領域，具體涉及一種高壓下合成多晶翡翠玉石的方法。

背景技術

翡翠，是玉的一種，是在地質作用下形成的達到玉級的石質多晶集合體，組成翡翠的主要礦物的化學成分為NaAlSi₂O₆，其礦物學名稱為硬玉，從巖石學角度來看，翡翠是一種巖石，它是由硬玉為主要礦物成分的輝石礦物和角閃石族礦物組成的礦物集合體，是一種硬玉巖或綠輝石巖，而非硬玉單礦物體。組成翡翠的主要礦物是鈉鋁輝石，屬斜方柱晶系，一般呈斜方柱裝，半斜方柱裝和不規則顆粒，具有平行(001)和(100)的簡單雙晶和聚片雙晶，(110)完全解理，所以在由這些礦物組成的較粗大斑狀交織結構和粒狀鑲嵌結構中，可見解理面和雙晶面，也就是人們所說的“翠性”。天然翡翠是形成于高溫、高壓地質環境中的多晶硬玉集合體，我們通過模擬高溫高壓條件可以在實驗室中合成多晶硬玉，這種多晶硬玉就是翡翠。

目前，合成多晶翡翠玉石的常用辦法是將一定比例的Na₂O:Al₂O₃:SiO₂的配合料經混勻，熔融、冷卻后得到硬玉組分的玻璃體，再將硬玉組分的玻璃體粉碎成玻璃粉料，然后將玻璃粉料經過機械壓模成型后，通過在4～5GPa高壓和1250～1500℃高溫下保持一段時間，使之晶化成硬玉陶瓷；或者將熔融后的原料澆筑成柱狀玻璃樣品，再將柱狀玻璃樣品在4～5GPa高壓和1250～1500℃高溫下保持一段時間，使之晶化為硬玉陶瓷。

綜上所述，在將硬玉組分的玻璃體粉碎成玻璃粉料的過稱中，由于硬玉組分的玻璃體硬度較高，在粉碎過稱中，不管是手磨還是機械粉碎都容易將雜志引入其中，造成污染，且將研磨后的粉體再度壓模成型也導致粉末內部出現氣孔，使得最終合成翡翠的質量不會很好，難以得到高品質的玉石翡翠，因此，通過簡單的工藝工序得到大顆粒高品質寶石級翡翠玉石的方法具有一定的意義。

發明內容

本發明目的在于提供一種高壓下合成多晶翡翠玉石的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用技術方案如下：

一種高壓下合成多晶翡翠玉石的方法，其特征在于：其原料為無水硅酸鈉、氧化鋁粉、二氧化硅粉，包括如下步驟：

(1)按照物質的量之比為n(Na₂SiO₃)：n(Al₂O₃)：n(SiO₂)＝1:1:3分別稱取無水硅酸鈉、氧化鋁及二氧化硅粉，混合10～240分鐘；

(2)將在步驟(1)中得到的混合料置于1200～1800℃的高溫下燒結熔融0.5～24h，將熔融后的樣品以5～500℃/min的速率降溫至室溫，即得到微透明或半透明非晶硬玉塊體；

(3)將在步驟(2)中得到的微透明或半透明非晶硬玉塊體置于1200～1800℃的高溫下燒結熔融0.5～24h，將熔融后的樣品以5～1000℃/min的速率降溫至室溫，此步驟反復1～5次，最后得到致密的透明非晶硬玉塊體；

(4)高溫高壓燒結：將在步驟(3)中得到的透明非晶硬玉塊體在0.1～15GPa、1300～2300℃下保溫保壓0.1～48h，然后降溫降壓，得到半透明硬玉陶瓷。

上述方案中，所訴步驟(4)中升溫升壓順序為：先升壓到最高壓強的1/4～3/4后保壓，保壓的同時升溫，將溫度升到最高溫的1/4～3/4后保溫，保溫同時繼續升壓到最高壓強，隨后保壓升溫至最高溫度，接著保壓保溫。

上述方案中，在所述步驟(1)中添加使翡翠呈各種顏色的Ca、Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等微量元素作為致色劑，例如：使翡翠呈綠色的Cr³⁺、使翡翠呈紫色的Mn³⁺、使翡翠呈紅色的Fe₂O₃、使翡翠呈黃色的2Fe₂O₃·3H₂O。

上述方案中，所述添加致色劑的量為原料總質量的0.01～0.5wt％。

本發明的有益效果如下：本發明工序簡單，通過反復高溫燒結得到致密的透明硬玉塊體，將燒結后的透明硬玉塊體直接進行高溫高壓實驗，排除了磨粉壓型后樣品內部存在氣孔的弊端，并省去了澆筑成型的步驟，且利用本發明方法制備出的多晶翡翠玉石具有寶石級翡翠玉石的各種性質，可以被加工成各種配飾，具有巨大的經濟價值。

附圖說明

下面結合附圖，對本發明實施方法作進一步描述